Dlaczego konieczne jest mierzenie czasu na Marsie?

Czas na Marsie płynie wolniej o 477 mikrosekund na dobę niż na Ziemi. Zdjęcie: Shutterstock .

Inżynierowie NASA mają problem z pomiarem czasu na Marsie, ponieważ jeden błąd w obliczeniach może zrujnować cały problem. Według obliczeń opublikowanych w lipcu przez badaczy Neila Ashby'ego i Bijunatha Patlę, zegar na Marsie chodzi o 477 mikrosekund szybciej na dobę niż na Ziemi.

Tempo to zmienia się o dodatkowe 226 mikrosekund dziennie, w zależności od położenia Marsa na orbicie wokół Słońca. Może się to wydawać mało, ale ma znaczenie, gdy astronomowie próbują wylądować statek kosmiczny lub zsynchronizować sygnały z łazikami już znajdującymi się na Marsie.

Przy prędkości światła opóźnienie wynoszące zaledwie 56 mikrosekund odpowiada około 184 boiskom futbolowym, co oznacza, że statek całkowicie ominąłby miejsce lądowania. To wyzwanie, oprócz ograniczeń planety, wpływa również na program Artemis NASA, który musi zarządzać synchronizacją czasu między Ziemią, Księżycem i Marsem w tym samym czasie.

Badania pokazują, że zegary na Marsie chodzą szybciej niż na Księżycu o 421,5 mikrosekundy na dobę. Dokładny pomiar prędkości czasu na trzech różnych planetach stanowi ogromne wyzwanie.

Zgodnie z teorią względności Einsteina, masywne obiekty zakrzywiają czasoprzestrzeń, a zegary chodzą z różną częstotliwością w zależności od grawitacji i ruchu. Problem w tym, że obecne modele obliczeniowe są zbyt uproszczone.

Większość wcześniejszych obliczeń opierała się na orbitach planetarnych obejmujących tylko dwa ciała niebieskie, takie jak Ziemia i Księżyc, czy Mars. Jednak grawitacja Słońca powoduje również „pływy słoneczne”, czyli zaburzenia, które wpływają na ruch planet i księżyców w czasoprzestrzeni i modyfikują wyniki poprzednich modeli.

Nowe obliczenia Ashby'ego i Patli, po uwzględnieniu pływów słonecznych, były prawie 100 razy dokładniejsze niż poprzednie badania, według BGR . Ta różnica pozwoliła na stworzenie modelu wystarczająco wiarygodnego do budowy kluczowych systemów dla misji kosmicznych. Jednak naukowcy nie uwzględnili jeszcze w pełni wpływu pływów na ten model w układzie Ziemia-Mars.

Każdy satelita GPS krążący obecnie wokół Ziemi zmaga się z problemem szybszego działania zegara niż zegar w telefonie komórkowym, ponieważ znajduje się on dalej od ziemskiej grawitacji. Bez korekty błąd może sięgać nawet kilku mil w ciągu zaledwie kilku godzin działania.

To samo dzieje się w skali międzyplanetarnej, gdzie liczne pola grawitacyjne zaburzane przez Słońce zmieniają się w czasie, zwiększając wykładniczo złożoność. To wyzwanie, przed którym stoją inżynierowie projektujący systemy nawigacyjne i komunikacyjne dla projektów takich jak misja Mars Sample Return.

Biały Dom zwrócił się do NASA z prośbą o stworzenie odrębnego standardu czasu dla Księżyca, zwanego Współrzędnym Czasem Księżycowym (CLT), podobnego do ziemskiego UTC. Nowe badania stanowią podstawę do stworzenia podobnego standardu dla Marsa.

Tym razem NASA planuje budowę stałej infrastruktury, regularne misje zaopatrzeniowe, a nawet osady ludzkie na Marsie. Wszystko to będzie wymagało systemu czasu, który wiernie odzwierciedla rzeczywistość fizyczną, a nie tylko uproszczony model z podręczników.

Modele nie są idealne, ale już teraz znacznie przewyższają osiągnięcia człowieka. Naukowcy twierdzą, że zbliżają się do pożądanej dokładności, ale pozostaje jeszcze jeden problem do rozwiązania.

Source: https://znews.vn/vi-sao-can-do-thoi-gian-tren-hoa-tinh-post1593473.html